Стабилизатор постоянного тока

(19) О) С 05 Р 1/5 ВЕННЫЙ КОМИТЕТЕТЕНИЯМ И ОТНРЬ)ТИЯМ ССР ГОСУД АРСПО ИЗОБПРИ ГНН"ЕГВ 3 И,3 ЕН(61) (21) (22) (46) (71) иссле (72) рных Кали нич енния,об- . 3 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 180862298785/24-074.08.873.03.89, Бюл. 9 11бъединенный институтований(56) Авторское свидетельство СССРР 1180862, кл. С 05 Р 1/56, 1984.(54) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГО ТОКА(57) Изобретение относится к электро"технике, в частности к источникамвторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры. Цель изобретения - повышение динамической точности стабилизации, В состав устройствавходят силовой регулятор 1 тока,измерительно-усилительный узел 2,источник 3 опорного сигнала, магнитомодуляционный узел 5, состоящийиз магнитного экрана 6, магнитопровода 7 с обмоткой 8 возбуждения, магнитопровода 9 с рабочей обмоткой 10,а также компенсационной обмотки 11 и измерительной обмотки 12, намотанных поверх экрана 6, генератор 13возбуждения, конденсаторы 14, 15,узел 16 демодуляции, состоящий изнерегулируемых резисторов 17, 18, пиковых детекторов 19, 20 и дифференциального усилителя 21, вспомогательныйрегулятор 22 тока, регулируемый резистор 23. Элементы 5-23 составляютдатчик 4 тока. Генератор 13 возбуждения выполнен на основе тиристорного инвертора постоянного напряжения.В процессе работы стабилизатора имеет место непрерывный контроль токав нагрузке 24 и подавление переменного напряжения частоты возбуждепередаваемого в компенсационнуюмотку 11 из обмотки 8 возбуждения,Вследствие этого отпадает необходи.-.мость в установке в измерительноусилительном узле 2 фильтра нижнихчастот. Это позволяет получить широкую полосу пропускания в контуреавторегулирования, и, таким образом, улучшить динамические характеристики устройства. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.Изобретение относится к электротехнике, предназначено для использования при реализации стабилизирующих источников вторичного электропитания радиоэлектронной аппаратуры, и является усовершенствованием изобретения по авт. св, У 1180862,Целью изобретения является повышение динамической точности стабилиза ции,На фиг. 1 представлена функциональная схема стабилизатора постоянного тока; на фиг, 2принципиальная электрическая схема используемого генератора возбуждения,Стабилизатор содержит силовойрегулятор 1 тока (Фиг. 1), измерительно-усилительный узел 2, источник3 опорного сигнала, датчик 4 тока,в который входят магнитомодуляционный узел 5, состоящий из экрана 6,первого магнитопровода 7, обмотки 8возбуждения, второго магцитопровода9, рабочей обмотки 10, компенсационной обмотки 11 и измерительной обмотки 12, генератор 13 возбуждения,первый конденсатор 14, второй конденсатор 15, узел 16 демодуляции,состоящий из первого нерегулируемого 30резистора 17, второго нерегулируемого резистора 18, пиковых детекторов19 и 20 и дифференциального усилителя 21, вспомогательный регулятор22 тока, регулируемый резистор 23.На функциональной схеме отмечена также нагрузка 24 стабилизатора.Внутримагнитного экрана 6 помещены первый магнитопровод 7 с намотанной на его обмоткой 8 возбужденияи второй магнитопровод 9 в намотанной на него рабочей обмоткой 10. Поверх магнитного экрана 6 расположеныкомпенсационная обмотка 11 и измерительная обмотка 12. Входы пиковых45детекторов 19 и 20 зашунтированы -- .нерегулируемыми резисторами 17 и 18,сосдиненйыми один с другим первымииз выводов. Входы дифференциальногоусилителя 21 подключены к выходампиковых детекторов 19 и 20. Выход 50генератора 13 возбуждения через последовательно включенные первый конденсатор 14 и обмотку 8 возбуждениясоединен с вторыми выводами нерегулируемых резисторов 17 и 18.55Вход вспомогательного регулятора22 тока подключен к выходу дифференциального усилителя 21. Один из входов измеритепьно-усилстельного узла 2 соединец с выходом источника 3 опорного сигнала, а другой вход через компецсасиоццую обмотку 11 - с выходом вспомогательного регулятора 22 тока. Силовой регулятор 1 тока соединен через измерительную обмотку 12 с выводами для подключения нагрузки 23 и подключен управляющим входом к выходу измерительно-усилительного узла 2. Рабочая обмотка 10 через последовательно включенные второй конденсатор 15 и регулируемый резистор 23 соединена с выходом генератора 13 возбуждения.Генератор 13 возбуждения выполнен в виде инвертора напряжения и включает в себя тиристоры 25 и 26 (фиг. 2), пиковый трансформатор 27 с первичной обмоткой 28 и вторичными. обмотками 29 и 30, вентили 31 и 32, электромагнитное реле с обмоткой 33 и замыкаюшим контактом 34, последовательную КС-цепочку с резистором 35 и конденсатором 36, стабилитрон 37 и ограничительный резистор 38. Последовательная КС-цепочка 35-36 соединена с выводами дпя подключения источника напряжения постоянного тока, Обмотка 33 электромагнитного реле через стабилитрон 37 подключена к. обкладкам конденсатора 36. Тиристоры подключены к обкладкам конденсатора 36 последовательно через замыкающий контакт 34 реле. Первичная обмотка 28 пикового трансформатора 27 через оргацичительный резистор 38 соединена с выходом источника синхронизирующего напряжения (не показан), а вторичные обмотки 29 и 30 через вентили 31 и 32 - с цепями управляющих электродов тиристоров 25 и 26. Выходными выводали генератора 13 возбуждения являются выводы силовых электродов тиристора 26.Стабилизатор постоянного тока работает следующим образом.В качестве источника 3 опорного сигнала используется источник эталонного тока, который выдает высокостабильный ток величиной 1 . Этот ток поступает на один цз входов измерительно-усилительного узла 2, к другому входу которого подводится ток компенсации 1 лобаынаемый вспомогательным регпитерсм 22 тока. Величина тока 1зависит от величины тока нагрузки 1 , рстеканщего черезТаким образом, в режиме 41 Ч = 0 напряжениена выходе узла 16 демодуляции равно нулю, а лри йТИ = 0 - отлично от нуля, при этом его полярность определяется знаком разбаланса йТУ. Напряжение с выхода узла 16 демодуляции воздействует на вход вспомогательного регулятора 22 тока, вследствие этого воздействия ток 1 изменяется до тех пор, пока разбаланс ампервитков ВТИ не уменьшиться до пренебрежимо малого значения, равноз 146 754 измерительную обмотку 1 магнитомо 2дуляции узла 5При неравенстве токов 1 и 1 на выходе измерительноусилительного узла 2 появляется управляющий сигнал, который поступает на управляющий вход силового регулятора 1 тока. Под действие этого сигнала ток нагрузки 1 изменяется до тех пор, пока величина разбаланса токов 1 и 1 не уменыпится до пренебрежимо малого значения, равного величине действующего рассогласования замкнутого контура стабилизации.Ток нагрузки Тн протекая по изме рительной обмотке 12 с числом вит" ков 4, создает в магнитном экране 6 и магнитопроводах 7 и 9 намагничивающую силу (н.с.), равную Т,Ыц. Ток компенсации 1, протекая по компенсационной обмотке 11 с числом витков И, создает в тех же элементах 6, 7 и 9 н.с. ТИ , причем направление н,с. ТЫ противоположно направлению н,с, Тнй . В этих условиях при равен. 25 стве ТИц = ТУмагнитный экран 6 и магнитолроводы 7 и 9 не подвергаются подмагничиванию полем постоянного тока (т.е. ТнИд - 1 И = О)К обмотке 8 возбуждения с выхода генератора 13 возбуждения поступает переменное напряжение возбуждения прямоугольной формы. Такое же.напряжение подводится и к рабочей обмотке 10. При отсутствии подмагничивания магнитопроводов 7 и 9 индуктивности обмоток 8 и 10 велики и по ним протекают небольшие токи, которые создают переменные н.с. соответственно в магнитолроводах 7 и 9. Обмотки 8 и 10 подключаются к генератору 13 возбуждения таким образом, чтобы н.с. в магнитопроводах 7 и 9 были направлены навстречу одна другой, В этих условиях индуцируемые этими н.с. электродвижущие силы в компенсационной обмотке 11 взаимно компенсируются и при точном балансе напряжение .частоты возбуждения на компенсационной обмотке 11 отсутствует. Балансировка осуществляется под бором величины конденсатора .14 (грубо) и с помощью регулируемого резистора 23 (точно).Величина напряжения возбуждения на обмотках 8 и 10 выбирается из 55 условия, чтобы амплитуда индукции в магнитопроводах 7 и 9 была несколько меньше индукции насыщения. В рассмат 54рива емом режиме ( Г ,- 11= О)вследствие симметрии ври нсн ннма гничивания положительные и отрицатель+ные полуводны (импульсы) тока, Формирующегося в цепи рабочей сбмотки10, имеют одинаковую Форму и равныло амплитуде.При появлении разбаланса ампервитков ТИд и 1 У (ТЫ- 11= ДТЫ Ф О) элементы б, 7 и 9 подмагничиваются полем постоянного тока,причем направление подмагничиваниязависит от знака разбаланса. Н.с.18 Ч , создаваемая током возбуждения,знаколеременна, поэтому в один иэлолупериодов возбуждения н.с, 18 М 8 и211 совпадают по направлению, а вдругой - направлены навстречу однадругой (здесь Т и 1 - соответственВ 8но амплитуда тока в цепи обмотки 8возбуждения и число витков этой обмотки) . При согласном направленииуказанных н.с. магнитолровод 7 насыщается, индуктивность обмотки 8 уменьшается во много раз, что приводитк резкому увеличению амплитуды импульсов тока в обмотке 8 в этот полупериод (обозначим амплитуду этогоимпульса тока 18 ц) . Для другого полупериода возбуждения указанные н.с,направлены навстречу одна другой икомпенсируются, амплитуда импульсатока в этот полупериод зависит от величины ЛТУ: 1 8= ТЫ/У 8.Сформированный в цепи обмотки 8.возбуждения импульсный ток поступает в узел 16 демодуляции, которыйосуществлят преобразование поступающих на его вход импульсных сигналовв постоянное напряжение, величина.которого пропорциональна разности амплитуд импульсов положительной и отрицательной полярности, а знак определяется полярностью большего по амплитуде импульса,5 146754 го величине действующего рассогласования замкнутой следящей системы,Следовательно, в стационарном режиме работы стабилизатора следящая система поддерживает с высокой точ 5 ностью баланс ампервитков 1 кИ, = - 1 Ук. Кроме того, контур стабилизации обеспечивает с высокой точностью баланс токов 1 к = 1 э.10Эти два соотношения описывают статическое состояние стабилизатора, откуда 1= 1;Ч /У.Дпя надежной работы стабилизатора во всем диапазоне стабилизируемых 15 токов необходимо обеспечить выполнение условия При подаче напряжения питания на соответствующие зажимы инвертора конденсатор 36 заряжается через резистор 35. При определенной величине напряжения на конденсаторе 36 срабатывает электромагнитное реле с обмоткой 33, его контакт 34 замыкается, обеспечивая подачу напряжения питания на тиристоры 25 и 26. Стабилитрон 34 позволяет получить четкое срабатывание реле.К выводам для подачи синхронизирующего напряжения подводится синусоидальное напряжение, которое через ограничительный резистор 38 поступает на первичную обмотку 28 пикового трансформатора 27. Последний преобразует синусоидальное напряжение в импульсное с относительно крутыми фронтами. С вторичных обмоток 29 и 30 импульсы напряжения через электрические вентили 32 и 31 поступают на управляющие электроды тиристоров 25 и 26.Тиристоры 25 и 26 поочередно отпираются, обеспечивая протекание токов заряда и разряда конденсаторов 14 и 15. через включенные последовательно с ними соответствующие элементы.При опрокидывании инвертора напряжение на конденсаторе 36 быстро уменьшается вследствие его разряда на низкое сопротивление открытых тиристоров 25 и 26, обмотка 33 реле обесточивается, контакт 34 размыкается и напряжение питания снимается с тиристоров 25 и 26. Конденсатор 36 при размыкании контакта 34 начинает заряжаться и, когда напряжение на нем достигает определенного уровня, вновь срабатывает реле, контакт 34 замыкается и инвертор включается в работу. За время заряда конденсатора 36 тиристоры 25 и 26 восстанавливают свою вентильную прочность.Через магнитный экран 6 осуществляется прямая магнитная связь между измерительной 12 и компенсационной 11 обмотками. Поэтому при относительно небольшом суммарном активном сопротивлении К;в цепи компенсационной обмотки 11 происходит трансформация переменной составляющей тока нагрузки на вход измерительно-усилительного узла 2, Поскольку для предложенного технического решения нет необходимо 1 ьн 1 Ь1 ц макс 1 иф где 1 , - максимальный стабилизируемый ток.С помощью конденсатора 14 "обостряются" импульсы тока в цепи обмотки8 возбуждения, что позволяет существенно уменьшить действующее значение 25тока возбуждения при сохранении требуемого амплитудного значения этоготока,Общий принцип действия узла 16демодуляции не имеет существенныхособенностей. Падения напряжений нарезисторах 17 и 18, обусловленныепротеканием тока, формирующегося вобмотке 8 возбуждения, детектируютсяоднополупериодными пиковыми детекторами. 19 и 20 Постоянные напряжения35на выходах детекторов 19 и 20 имеютодинаковую полярность, при.этом благодаря специфическому включению резисторов 17 и 18 и их связям с входами детекторов 19 и 20 каждый издетекторов 19 и 20 детектирует "свою"полуволну тока возбуждения (например, детектор 19 - положительную,а детектор 20 - отрицательную). Для45режима 1 Ч = О, как уже отмечалось,амплитуда импульсов тока возбуждения положительной и отрицательнойполярности равны, поэтому равны инапряжения на выходах детекторов19 и 20. Соответственно их разность,выделенная дифференциальным усилителем 21, равна нулю. Очевидно, прий 1 ИО, напряжение на выходе дифференциального усилителя 21 отличноот нуляРабота генератора 13 возбуждениябазируется на известном принципе инвертирования постоянного напряжения.10 15 20 сти устанавливать в узле 2 фильтрнижних частот, обеспечиваются высокие динамические показатели стабилизатора К = К+ К,+ В, где Кк -активное сопротивление обмотки 11,К 8- входное сопротивление узла 2,К,- выходное сопротивление регулятора 22,Формула из обр ет ения1. Стабилизатор постоянного тока, по авт. св. В 1180862, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повыщения динамической точности стабилизации, он снабжен вторым конденсатором и регулируемым резистором, а внутрь магнитного экрана магнитомодуляционного узла введен второй магнитопровод с намотанной на него рабочей обмоткой, причем рабочая обмотка через последовательно второй конденсатор и регулируемый резистор соединена с выходом генератора возбуждения. 2. Стабилизатор но и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что генерачтор возбужления выполнен в ниле инвертора напряжения, включающего в себя последовательную КС-цепочку, соединенную с выводами для подключенияисточника напряжения постоянного тока, электромагнитное реле, обмоткакоторого через стабилитрон подключена к обкладкам конденсатора КСцепочки, два тиристора, подключенныхк упомянутым обклапкам последовательно через замыкающий контакт реле,пиковый трансформатор, первичнаяобмотка которого через ограничительный резистор соединена с выходом источника синхронизирующего напряжения,а две вторичные обмотки через индивидуальные вентили - с цепями управляющих электродов соответствующих тиристоров, причем выходными вь 1 водамигенератора возбуждения являются выводы силовых электродов одного из тиристоров,